DE102010017059A1 - Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold - Google Patents
Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010017059A1 DE102010017059A1 DE102010017059A DE102010017059A DE102010017059A1 DE 102010017059 A1 DE102010017059 A1 DE 102010017059A1 DE 102010017059 A DE102010017059 A DE 102010017059A DE 102010017059 A DE102010017059 A DE 102010017059A DE 102010017059 A1 DE102010017059 A1 DE 102010017059A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- infiltration
- main body
- matrix material
- infiltrant
- sintered ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
- C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
- C04B35/58071—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on titanium borides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F3/26—Impregnating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/6303—Inorganic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/14—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/16—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on nitrides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3804—Borides
- C04B2235/3813—Refractory metal borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/386—Boron nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/3865—Aluminium nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
- C04B2235/404—Refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate, hypophosphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hauptkörpers eines Bohrkopfes durch Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Infiltrationsform gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und ein Infiltrationsformgebungsteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Desweiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines Formgebungsteils zur Herstellung einer Aussparung in einem Körper beim Herstellen des Körpers via Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten.The invention relates to a method for producing a main body of a drill head by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an infiltration mold according to the preamble of claim 6 and an infiltration molding according to the preamble of claim 7. Furthermore The invention relates to the use of a shaping member for producing a recess in a body during manufacture of the body via infiltration of a matrix material powder bed with an infiltrant.
Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Infiltrationsform gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und ein Infiltrationsformgebungsteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sind z. B. aus
Diese Formgebungsteile sind nach dem Stand der Technik zylinderförmig ausgebildet und bestehen aus Graphit (ebenso wie die Infiltrationsform). Sobald der durch Infiltrieren des Matrixmaterials geformte Hauptkörper ausreichend abgekühlt ist, werden die Infiltrationsform und die Formgebungsteile getrennt und zerlegt (z. B. zerschlagen), um den Bohrkopf-Hauptkörper freizulegen. An der Bohrkopf-Hauptkörper-Außenfläche anhaftende Graphitrückstände, insbesondere in den Taschen anhaftende Graphitrückstände der Formgebungsteile, werden in einem aufwendigen mechanischen Nachbearbeitungsprozess entfernt. Anschließend werden die Schneidelemente in die Taschen eingelötet. Die mechanische Nachbearbeitung der Taschen ist erforderlich, weil Graphit der Formgebungsteile mit dem Infiltranten reagiert bzw. sich mit diesem verbindet, so dass der aus der Form entnommene Bohrkopf-Hauptkörper an seiner Außenfläche und insbesondere in den Taschen Graphitanbackungen aufweist. Um eine stabile Anbringung und exakte Positionierung der Schneidkörper auf dem Bohrkopf-Hauptkörper zu ermöglichen, müssen die Taschen jedoch eine gewisse Oberflächengüte aufweisen, um den Lötspalt exakt einstellen zu können. Pro Tasche kann eine Nachbearbeitungszeit von mehreren Minuten anfallen, wobei an einem herkömmlichen PDC-Bohrkopf mehr als 100 Schneidkörper angeordnet sein können, so dass insgesamt ein erheblicher Aufwand an mechanischer Nachbearbeitung erforderlich sein kann. Ein weiteres Problem der im Stand der Technik verwendeten Graphitzylinder stellt die Staubentwicklung während der mechanischen Nachbearbeitung dar, welche entsprechende Maßnahmen erfordert, um den Schutz und die Sicherheit des Personals sicherzustellen. Zudem löst sich der Kohlenstoff des Graphits in gewissen Infiltranten und geht somit in das infiltrierte Matrixmaterial über, was zu unerwünschten Reaktionen führen kann:
Zudem ist es bekannt, die Platzhalter zur Ausbildung der Aussparungen als keramische Grünkörper auszubilden, d. h. als durch Kaltpressen von Partikelmaterial hergestellte Körper. Z. B. kann für einen solchen Grünkörper Siliziumcarbid verwendet werden. Nach der Entformung des Bohrkopf-Hauptkörpers durch Zerschlagen der Graphitform und Pulverisierung des Grünkörpers können an der Bohrkopf-Hauptkörper-Außenseite anhaftende Reste der Grünlingsmasse mittels Sandstrahlens entfernt werden, wodurch die für die Nachbearbeitung erforderliche Zeitspanne gegenüber der Verwendung von Graphitzylindern verkürzt werden kann. Jedoch werden bei Entformung und Nachbearbeitung gesundheitsgefährdende, Siliziumkarbid enthaltende Stäube freigesetzt, die aufwendig entsorgt werden müssen und eine potentielle Gefährdung des Personals darstellen.These shaping parts are cylindrical in the prior art and made of graphite (as well as the infiltration). Once the main body formed by infiltrating the matrix material is sufficiently cooled, the infiltrant mold and forming members are separated and disassembled (eg, broken) to expose the drill head main body. Graphite residues adhering to the drill head main body outer surface, in particular graphite residues of the shaping parts adhering in the pockets, are removed in a complex mechanical reworking process. Subsequently, the cutting elements are soldered into the pockets. Mechanical reworking of the pockets is required because graphite of the forming members reacts with the infiltrant, so that the drill head main body removed from the mold has graphite cakes on its outer surface, and particularly in the pockets. However, in order to allow a stable attachment and exact positioning of the cutting body on the drill head main body, the pockets must have a certain surface quality in order to adjust the soldering gap exactly. Each bag may require a post-processing time of several minutes, wherein more than 100 cutting bodies can be arranged on a conventional PDC-drilling head, so that overall a considerable amount of mechanical post-processing may be required. Another problem of the graphite cylinders used in the prior art is the dust development during mechanical finishing, which requires appropriate measures to ensure the protection and safety of the personnel. In addition, the carbon of the graphite dissolves in certain infiltrants and thus passes into the infiltrated matrix material, which can lead to undesirable reactions:
In addition, it is known to form the placeholders for the formation of the recesses as ceramic green bodies, ie as body produced by cold pressing of particulate material. For example, silicon carbide can be used for such a green body. After demolding the drill head main body by crushing the graphite mold and pulverizing the green body, remnants of the green body mass adhering to the drill head main body exterior can be removed by sandblasting, whereby the time required for post-processing can be shortened over the use of graphite cylinders. However, during demoulding and reworking, hazardous dusts containing silicon carbide are released, which must be disposed of in a complicated manner and pose a potential hazard for the personnel.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Hauptkörpers eines Bohrkopfes durch Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten anzugeben, mit dem ein Bohrkopf-Hauptkörper herstellbar ist, dessen Entformung und Nachbearbeitung vereinfacht ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Infiltrationsformgebungsteil und eine Infiltrationsform mit einem solchen Infiltrationsformgebungsteil bereitzustellen, wobei das Infiltrationsformgebungsteil die Ausbildung von Aussparungen in der Außenfläche des Bohrkopf-Hauptkörpers ohne das Erfordernis einer aufwendigen Entformung und Nachbearbeitung ermöglicht.It is an object of the invention to provide a method for producing a main body of a drill head by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant, with which a drill head main body can be produced, the demolding and reworking is simplified. Further, it is an object of the invention to provide an infiltration molding member and an infiltrating mold with such an infiltration molding member, wherein the infiltration molding member enables the formation of recesses in the outer surface of the drill head main body without the need for elaborate demolding and reworking.
Zu diesem Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Infiltrationsform gemäß Anspruch 6 und ein Infiltrationsformgebungsteil gemäß Anspruch 7 bereit. Anspruch 9 beschreibt die Verwendung eines Formgebungsteils zur Herstellung einer Aussparung in einem Körper beim Herstellen des Körpers via Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.To this end, the invention provides a method according to claim 1, an infiltrating mold according to claim 6 and an infiltration molding member according to claim 7.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Hauptkörpers eines Bohrkopfes durch Infiltrieren einer in eine Kavität einer Infiltrationsform eingebrachten Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten wird in der Kavität der Infiltrationsform zumindest ein Formgebungsteil angeordnet, welches aus einer gesinterten Keramik hergestellt ist. Nach dem Infiltrieren der Matrixmaterial-Pulverschüttung mit dem Infiltranten wird das Formgebungsteil von dem von der infiltrierten Matrixmaterial-Pulverschüttung gebildeten Hauptkörper entfernt, so dass in dem Hauptkörper eine Aussparung zur Aufnahme eines Schneidelements ausgebildet wird.In the method according to the invention for producing a main body of a drill head by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant introduced into a cavity of an infiltration mold, at least one molding part made of a sintered ceramic is arranged in the cavity of the infiltration mold. After infiltrating the matrix material powder bed with the infiltrant, the forming member is removed from the main body formed by the infiltrated matrix material powder bed so that a recess for receiving a cutting element is formed in the main body.
Der Bohrkopf kann z. B. ein Bohrkopf mit fixierten Schneidelementen sein (im Englischen „fixed cutter drill bit”). Z. B. kann der Bohrkopf ein sog. PDC-Bohrkopf sein (im Englischen „polycrystalline diamond compact drill bit”), d. h. ein mit mehreren PKD-Schneidelementen (PKD für polykristalliner Diamant) besetzter Bohrkopf.The drill head can z. B. a drill head with fixed cutting elements (in English "fixed cutter drill bit"). For example, the drill bit may be a so-called PDC drill bit. H. a drill head with multiple PCD (polycrystalline diamond PCD) cutting elements.
Als Matrixpulver kann z. B. ein Hartstoffpulver oder ein Hartstoffpulvergemisch verwendet werden. Häufig wird ein pulverförmiges Carbid oder ein Gemisch enthaltend pulverförmiges Carbid verwendet, wobei als Carbid überwiegend Wolframcarbid eingesetzt wird. Das eingesetzte Hartstoffpulver sowie die verwendete Körnung des Hartstoffpulvers bestimmen (zusammen mit dem verwendeten Infiltranten) die mechanischen Eigenschaften des Bohrkopf-Hauptkörpers, wie z. B. das Verschleißverhalten im Bohrloch. Das Matrixpulver kann zudem Additive enthalten, z. B. Additive zur Veränderung/Einstellung der Eigenschaften des Bohrkopf-Hauptkörpers oder Additive zur Verbesserung der Benetzbarkeit des Matrixpulvers durch den Infiltranten. Ein solches Additiv kann z. B. Nickel sein, das z. B. bis zu 10 Gew.-% des Matrixpulvers ausmachen kann.As a matrix powder can, for. B. a hard material powder or a hard material powder mixture can be used. Frequently, a powdered carbide or a mixture containing powdered carbide is used, wherein as carbide predominantly tungsten carbide is used. The hard material powder used and the grain size of the hard material powder used (together with the infiltrant used) determine the mechanical properties of the drill head main body, such. B. the wear behavior in the borehole. The matrix powder may also contain additives, for. B. additives for changing / adjusting the properties of the drill head main body or additives for improving the wettability of the matrix powder by the infiltrant. Such an additive may, for. B. nickel, the z. B. up to 10 wt .-% of the matrix powder can make up.
Als Infiltrant bzw. Bindemittel für das Matrixmaterial kann z. B. ein geeignetes Metall oder eine geeignete Metalllegierung verwendet werden, z. B. eine Infiltrationslegierung auf Cu-Basis. Eine typische Infiltrationslegierung auf Cu-Basis hat den Namen MF53 und besteht aus 25 Gew.-% Mn, 15 Gew.-% Ni, 8 Gew.-% Zn, Rest Cu. Das Schmelzintervall dieser Cu-Legierung liegt bei 952–1071°C. Weitere mögliche Infiltranten sind z. B. in
Die Infiltrationsform kann z. B. aus Graphit hergestellt sein.The infiltration can z. B. made of graphite.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines bestimmten Matrixmaterials oder eines bestimmten Infiltranten eingeschränkt. Ebenso kann die Infiltrationsform aus einem anderen als dem genannten Material hergestellt sein. Zudem sollen von der Erfindung auch solche Fälle umfasst sein, bei denen sowohl die Infiltrationsform als auch das mindestens eine Formgebungsteil aus einer gesinterten Keramik hergestellt sind. Dabei können die Infiltrationsform und das mindestens eine Formgebungsteil entweder als separate Teile oder einstückig ausgebildet sein.However, the invention is not limited to the use of a particular matrix material or infiltrant. Likewise, the infiltration can be made of a material other than said material. In addition, the invention should also encompass such cases in which both the infiltration form and the at least one shaping part are made from a sintered ceramic. In this case, the infiltration form and the at least one shaping part can be formed either as separate parts or in one piece.
Zur Ausbildung von im Innern des Bohrkopfes verlaufenden Kanälen für die Spülflüssigkeit können z. B. ein oder mehrere verlorene Kerne aus Gusssand verwendet werden.To form running in the interior of the drill head channels for the washing liquid z. B. one or more lost cores made of cast sand can be used.
In der erfindungsgemäßen Infiltrationsform ist eine Kavität zur Aufnahme einer Matrixmaterial-Pulverschüttung ausgebildet, in der zumindest ein aus einer gesinterten Keramik hergestelltes Formgebungsteil angeordnet ist (z. B. ist das zumindest eine Formgebungsteil teilweise in einer von der Wandfläche der Kavität ausgebildeten Vertiefung aufgenommen), von dem beim Herstellen eines BohrkopfHauptkörpers via Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten eine Aussparung zur Aufnahme eines Schneidelements in dem Hauptkörper ausgebildet wird (insb. eine zumindest teilweise ausgebildete zylinderförmige Aussparung in der Außenfläche des Hauptkörpers).In the infiltration mold according to the invention, a cavity for receiving a matrix material powder bed is arranged, in which at least one shaping part made of a sintered ceramic is arranged (eg, the at least one shaping part is partially accommodated in a depression formed by the wall surface of the cavity), wherein a recess for receiving a cutting element is formed in the main body (particularly an at least partially formed cylindrical recess in the outer surface of the main body) when forming a drill head main body by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant.
Das erfindungsgemäße Infiltrationsformgebungsteil ist aus einer gesinterten Keramik hergestellt und derart ausgebildet, dass von dem Infiltrationsformgebungsteil beim Herstellen eines Bohrkopf-Hauptkörpers via Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten eine Aussparung zur Aufnahme eines Schneidelements in dem Bohrkopf-Hauptkörper ausgebildet wird.The infiltration molding member of the present invention is made of a sintered ceramic and formed to form a recess for receiving a cutting element in the drill head main body from the infiltration molding member by producing a drill head main body by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Ausbildung einer Aussparung in einem Körper beim Herstellen des Körpers via Infiltrieren einer Matrixmaterial-Pulverschüttung mit einem Infiltranten ein Formgebungsteil verwendet, das aus einer gesinterten Keramik hergestellt ist. Der Körper kann z. B. ein Hauptkörper eines Bohrkopfes sein. Jedoch ist die Verwendung des gesinterten Formgebungsteils nicht auf die Ausbildung von Aussparungen bei der Herstellung eines Bohrkopf-Hauptkörpers eingeschränkt. Vielmehr kann das gesinterte Formgebungsteil auch zur Ausbildung von Aussparungen bei der Herstellung anderer Formkörper verwendet werden.According to another aspect of the invention, to form a recess in a body during manufacture of the body by infiltrating a matrix material powder bed with an infiltrant, a forming member made of a sintered ceramic is used. The body can z. B. be a main body of a drill head. However, the use of the sintered forming member is not limited to the formation of recesses in the production of a drill head main body. Rather, the sintered shaping part can also be used to form recesses in the production of other shaped bodies.
Das aus einer gesinterten Keramik hergestellte Formgebungsteil hat zumindest gegenüber den aus einer Grünlingsmasse hergestellten Formgebungsteilen des Stands der Technik eine erhöhte mechanische Stabilität, so dass das Formgebungsteil leicht von dem aus dem infiltrierten Matrixmaterial gebildeten Körper entfernbar ist, z. B. durch leichtes/sanftes Rütteln des Formgebungsteils. Das gesinterte Formgebungsteil kann aufgrund seiner hohen mechanischen Stabilität dabei als Ganzes, d. h. ohne eine Zerstörung des Formgebungsteils, von dem gefertigten Körper entfernt werden, so dass es zur Herstellung eines weiteren Körpers wieder verwendbar ist. Das erfindungsgemäße Formgebungsteil muss weder zerschlagen werden (wie dies bei den Graphitzylindern des Stands der Technik üblich ist), noch muss es pulverisiert werden (wie es bei den Grünlingszylindern der Fall ist). Zudem sichert die vergleichsweise hohe Abriebfestigkeit der gesinterten Keramik eine hohe Oberflächengüte der auszubildenden Aussparungen und verhindert eine Verschleppung von Material des Formgebungsteils in Form von Abrieb in das Matrixmaterial und somit den zu fertigenden Bohrkopf-Hauptkörper, so dass das erfindungsgemäße Formgebungsteil in Infiltrationsprozessen verwendet werden kann, bei denen abrasive Materialen eingesetzt werden. Auf Grund der thermischen Stabilität der gesinterten Keramik bei den üblichen Infiltrationstemperaturen sind eine Zersetzung des Materials des Formgebungsteils durch thermische Einflüsse und/oder Reaktionen mit der Umgebung (insbesondere mit dem Matrixmaterial und dem Infiltranten), welche die Eigenschaften des zu fertigenden Körpers beeinflussen können, ausgeschlossen bzw. stark reduziert. Ferner wirkt sich die thermische Stabilität positiv auf die Lebensdauer des Formgebungsteils aus.The molding member made of a sintered ceramic has at least one of those made of a green compact Shaping parts of the prior art increased mechanical stability, so that the shaping member is easily removable from the body formed from the infiltrated matrix material, for. B. by gentle / gentle shaking of the shaping part. Due to its high mechanical stability, the sintered shaping part can thereby be removed as a whole, ie without destruction of the shaping part, from the manufactured body, so that it can be reused to produce a further body. The forming member of the invention need not be crushed (as is common in the prior art graphite cylinders), nor does it need to be pulverized (as is the case with green compacts). In addition, the comparatively high abrasion resistance of the sintered ceramic ensures a high surface quality of the recesses to be formed and prevents carryover of material of the shaping part in the form of abrasion into the matrix material and thus the drill head main body to be manufactured, so that the shaping part according to the invention can be used in infiltration processes, where abrasive materials are used. Due to the thermal stability of the sintered ceramic at the usual infiltration temperatures decomposition of the material of the shaping part by thermal influences and / or reactions with the environment (in particular with the matrix material and the infiltrant), which can influence the properties of the body to be manufactured excluded or greatly reduced. Furthermore, the thermal stability has a positive effect on the life of the shaping part.
Zudem kann aufgrund der Ausbildung des erfindungsgemäßen Formgebungsteils als gesinterte Keramik durch geeignete Auswahl der Komponenten der zu sinternden Ausgangspulvermischung die chemische Stabilität des Formgebungsteils gezielt eingestellt werden. Dadurch können Reaktionen des Materials des Formgebungsteils mit dem Matrixmaterial und/oder dem Infiltranten (und mit dem Material der Infiltrationsform) im Wesentlichen vermieden werden. Z. B. können der Ausgangspulvermischung eine oder mehrere Pulverkomponenten beigemengt werden, die bzgl. des Infiltranten eine schlechte Benetzbarkeit aufweisen, so dass die gesinterte Keramik von dem Infiltranten schlecht benetzt wird. Eine solche Komponente kann z. B. Bornitrid (BN) und/oder Aluminiumnitrid (AlN) sein. Die schlechte Benetzbarkeit begünstigt eine stoffliche Trennung von Formgebungsteil und Infiltranten und reduziert die Ausbildung eines Verbunds zwischen Formgebungsteil und Infiltranten, der zu einem erhöhten Aufwand beim Entformen des Körpers sowie zu geometrischen Ungenauigkeiten des entformten Körpers und damit zu einer aufwendigen Nachbearbeitung führen würde.In addition, due to the formation of the molding part according to the invention as a sintered ceramic by suitable selection of the components of the starting powder mixture to be sintered, the chemical stability of the shaping part can be adjusted specifically. As a result, reactions of the material of the shaping part with the matrix material and / or the infiltrant (and with the material of the infiltration form) can be substantially avoided. For example, the starting powder mixture may be admixed with one or more powder components which have poor wettability with respect to the infiltrant, such that the sintered ceramic is poorly wetted by the infiltrant. Such a component may, for. B. boron nitride (BN) and / or aluminum nitride (AlN). The poor wettability favors a physical separation of the molding part and infiltrants and reduces the formation of a bond between the molding part and infiltrants, which would lead to increased effort during removal of the body and geometric inaccuracies of the demolded body and thus to a costly rework.
Im Folgenden wird das Formgebungsteil näher beschrieben. Die in diesem Zusammenhang gemachten Angaben betreffen sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Infiltrationsform, das erfindungsgemäße Infiltrationsformgebungsteil und die erfindungsgemäße Verwendung.In the following, the shaping part will be described in more detail. The statements made in this connection relate both to the method according to the invention and to the infiltration form according to the invention, to the infiltration molding part according to the invention and to the use according to the invention.
Das Formgebungsteil kann z. B. eine zumindest teilweise ausgebildete im Wesentlichen zylinderförmige (z. B. kreiszylinderförmige) Mantelaußenfläche haben. Der Radius der Mantelaußenfläche ist z. B. kleiner gleich 2 cm, z. B. kleiner gleich 1,5 cm, z. B. 2,5 mm bis 1,5 cm. Z. B. hat das Formgebungsteil eine im Wesentlichen zylindrische Form, z. B. eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form. Mehrere erfindungsgemäße Formgebungsteile können entweder einzeln vorgesehen sein oder miteinander verbunden sein. In letzterem Fall können z. B. von einem einstückig ausgebildeten Sinterteil/Sinterkörper mehrere Formgebungsteile ausgebildet sein. Das Formgebungsteil kann z. B. in die Wandfläche der Kavität eingesetzt sein/werden, so dass es gegenüber den benachbarten Wandflächenabschnitten eine Erhöhung ausbildet, die komplementär ist zu der zu bildenden Vertiefung. Diese Erhöhung kann z. B. zylinderförmig sein, mit einer zumindest teilweise ausgebildeten kreisförmigen Querschnittsfläche oder einer Kreissektor-Querschnittsfläche.The shaping part can, for. B. have an at least partially formed substantially cylindrical (eg., Circular cylindrical) outer shell surface. The radius of the outer shell surface is z. B. less than 2 cm, z. B. less than or equal to 1.5 cm, z. B. 2.5 mm to 1.5 cm. For example, the forming member has a substantially cylindrical shape, e.g. B. a substantially circular cylindrical shape. Several shaping parts according to the invention can either be provided individually or connected to one another. In the latter case, for. B. be formed by an integrally formed sintered body / sintered body several shaping parts. The shaping part can, for. B. in the wall surface of the cavity / be used, so that it forms an increase relative to the adjacent wall surface portions, which is complementary to the recess to be formed. This increase can z. B. be cylindrical, with an at least partially formed circular cross-sectional area or a circular sector cross-sectional area.
Z. B. ist das Formgebungsteil aus einem Material hergestellt, das von dem Infiltranten im Wesentlichen nicht infiltrierbar ist.For example, the forming member is made of a material that is substantially non-infiltratable by the infiltrant.
Z. B. ist die gesinterte Keramik eine Mischkeramik, z. B. eine nicht-oxydische Mischkeramik, d. h. eine Mischkeramik, die überwiegend aus nicht-oxydischen Komponenten besteht.For example, the sintered ceramic is a mixed ceramic, e.g. B. a non-oxide mixed ceramic, d. H. a mixed ceramic, which consists mainly of non-oxidic components.
Die gesinterte Keramik besteht z. B. aus oder enthält Bornitrid (BN) und/oder Aluminiumnitrid (AlN). Sowohl Bornitrid als auch Aluminiumnitrid weisen eine schlechte Benetzbarkeit durch die üblicherweise verwendeten Infiltranten (in der Regel eine geschmolzene Metalllegierung) auf. Aluminiumnitrid weist zudem eine zweckmäßige mechanische Festigkeit auf. Gemäß einer Ausführungsform besteht die gesinterte Keramik daher im Wesentlichen aus AlN. Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die gesinterte Keramik im Wesentlichen aus einem Gemisch von AlN und BN. Enthält die Keramik neben AlN und/oder BN andere Komponenten, so sind AlN und/oder BN insgesamt z. B. zumindest zu 20 Gew.-% enthalten (z. B. zu 20–90 Gew.-%, z. B. zu 20–80 Gew.-%, z. B. zu 20–60 Gew.-%). Die mittlere Korngröße von BN und/oder AlN kann z. B. 2 bis 15 μm, z. B. 4 bis 10 μm, betragen.The sintered ceramic is z. B. from or contains boron nitride (BN) and / or aluminum nitride (AlN). Both boron nitride and aluminum nitride have poor wettability by the commonly used infiltrants (typically a molten metal alloy). Aluminum nitride also has a useful mechanical strength. Therefore, according to one embodiment, the sintered ceramic consists essentially of AlN. According to another embodiment, the sintered ceramic consists essentially of a mixture of AlN and BN. If the ceramic contains other components in addition to AlN and / or BN, then AlN and / or BN are altogether z. At least 20% by weight (eg to 20-90% by weight, eg to 20-80% by weight, eg to 20-60% by weight) , The average grain size of BN and / or AlN can be z. B. 2 to 15 microns, z. B. 4 to 10 microns, amount.
Z. B. kann die gesinterte Keramik eine oder mehrere Komponenten enthalten, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Titandiborid, Wolfram und Aluminiumnitrid besteht. Diese Komponenten verleihen der Keramik eine zweckmäßige mechanische Festigkeit.For example, the sintered ceramic may contain one or more components which are selected from the group consisting of titanium diboride, tungsten and aluminum nitride. These components impart appropriate mechanical strength to the ceramic.
Z. B. enthält die Keramik zum einen mindestens eine benetzungshemmende Komponente (BN und AlN) und zum anderen mindestens eine festigkeitsfördernde Komponente (AlN, TiB2 und W), z. B. zu jeweils 20 bis 80 Gew.-%, z. B. 20–60 Gew.-%.For example, the ceramic contains on the one hand at least one wetting-inhibiting component (BN and AlN) and on the other hand at least one strength-promoting component (AlN, TiB 2 and W), for. B. to each 20 to 80 wt .-%, z. B. 20-60 wt .-%.
Gemäß einer Ausführungsform ist die gesinterte Keramik aus einer Pulvermischung hergestellt, die folgende Komponenten enthält (oder alternativ aus den folgenden Komponenten besteht):
- – 20 bis 60 Gew.-% Bornitrid oder Aluminiumnitrid oder ein Gemisch aus Bornitrid und Aluminiumnitrid,
- – 15 bis 60 Gew.-% Titandiborid,
- – 0,1–5 Gew.-% Boroxid,
- – 0,1–10 Gew.-% einer sauerstoffhaltigen Verbindung, die geeignet ist, mit dem Boroxid eine Borat-Bindephase zu bilden, und
- – optional 5
bis 20 Gew.-% Wolfram.
- 20 to 60% by weight boron nitride or aluminum nitride or a mixture of boron nitride and aluminum nitride,
- From 15 to 60% by weight of titanium diboride,
- 0.1 to 5% by weight boron oxide,
- 0.1-10% by weight of an oxygen-containing compound capable of forming a borate binder phase with the boric oxide, and
- -
Optionally 5 to 20 wt .-% tungsten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:
die
die
Der Hauptkörper
Anders als im Stand der Technik, wo Formgebungsteile aus Graphit oder einer Siliziumcarbid-Grünlingsmasse eingesetzt werden, werden gemäß der Erfindung Formgebungsteile aus einer gesinterten Keramik verwendet.Unlike in the prior art, where molding parts made of graphite or a silicon carbide green body mass are used, according to the invention molding parts made of a sintered ceramic are used.
Die
Die
Die Fertigungstechnik bietet eine Vielfalt untereinander kombinierbarer Fertigungswege, um die erfindungsgemäßen gesinterten Keramik-Formgebungsteile herzustellen. Die Auswahl der Route wird sich dabei weitgehend nach wirtschaftlichen Aspekten im Hinblick auf die Komplexität der geforderten Geometrie sowie die Losgrößen richten.The manufacturing technique provides a variety of inter-compatible manufacturing pathways to produce the sintered ceramic forming members of the present invention. The choice of the route will depend largely on economic aspects with regard to the complexity of the required geometry and batch sizes.
Z. B. kann aus einer Ausgangspulvermischung zunächst ein Grünkörper geformt werden, z. B. durch uniaxiales oder kaltisostatisches Pressen der Ausgangspulvermischung. Der Grünkörper kann z. B. endkonturnah, d. h. mit Schwundaufmass, gepresst werden. Alternativ können z. B. Blöcke (z. B. mit Abmessungen von 300 × 400 mm) gepresst werden. Ein derart gepresster Block kann entweder als Sinterhalbzeug dienen oder vor dem Sintern im Grünzustand weiter bearbeitet und in eine endkonturnahe Geometrie gebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Sinterwerkzeug direkt mit der Ausgangspulvermischung zu befüllen, so dass die Grünkörperfertigung entfallen kann.For example, from a starting powder mixture, first a green body may be formed, e.g. B. by uniaxial or cold isostatic pressing the starting powder mixture. The green body may, for. B. near-net shape, d. H. with Schwundaufmass, to be pressed. Alternatively, z. B. blocks (eg., With dimensions of 300 × 400 mm) are pressed. Such a pressed block can either serve as Sinterhalbzeug or further processed before sintering in the green state and be brought into a near-net shape geometry. However, it is also possible to fill a sintering tool directly with the starting powder mixture, so that the green body production can be omitted.
Das Sintern des Grünlings oder der direkt in das Sinterwerkzeug gefüllten Ausgangspulvermischung kann z. B. durch uniaxiales Heißpressen erfolgen. Die Sintertemperatur kann z. B. zwischen 1800 und 2000°C liegen. Bei Vorliegen eines Grünkörpers kann auch frei im Ofen gesintert werden, d. h. ohne Vorliegen eines allseitigen Formenkontakts zwischen Werkstück/Grünling und Ofen/Sinterwerkzeug. In den Grünkörper können während der Sinterung dabei Hilfselemente wie z. B. Zentrierdorne eingesetzt werden. Die Ofenumgebung kann aus verschiedensten Gasen bestehen. Die Druckverhältnisse können von einigen 10–5 bar bis zu 100 bar reichen. Ein hoher Druck kann erforderlich sein, um bei bestimmten Materialzusammensetzungen eine hinreichende Porenfreiheit zu erzielen. Typischerweise wird die Flüssigphasensinterung im Druckbereich < 1 bar, bevorzugt < 100 mbar, durchgeführt, die Beaufschlagung mit 100 bar, bevorzugt 80 bar, dient der anschließenden Nachverdichtung bei Vorliegen einer flüssigen Phase.The sintering of the green compact or of the starting powder mixture directly filled in the sintering tool can, for. B. done by uniaxial hot pressing. The sintering temperature can z. B. between 1800 and 2000 ° C. In the presence of a green body can also be sintered freely in the oven, ie without the presence of an all-round shape contact between the workpiece / green body and furnace / sintering tool. In the green body can during sintering while auxiliary elements such. B. centering mandrels are used. The furnace environment can consist of a variety of gases. The pressure conditions can range from a few 10 -5 bar up to 100 bar. High pressure may be required to achieve adequate pore-freeness for certain material compositions. Typically, the liquid phase sintering in the pressure range <1 bar, preferably <100 mbar, carried out, the application of 100 bar, preferably 80 bar, serves the subsequent densification in the presence of a liquid phase.
Beim Sintern von Blöcken können die Formgebungsteile mechanisch aus dem fertig gesinterten Block herausgearbeitet werden. Bei allen Verfahrenswegen kann je nach Anforderungen ein Nacharbeiten auf geforderte Endmaße sowie eine nötige Oberflächengüte anfallen.When sintering blocks, the shaping parts can be mechanically machined out of the finished sintered block. Depending on the requirements, reworking to the required final dimensions as well as a required surface finish may occur for all process paths.
In der gesinterten Keramik sind einzelne Partikel/Teilchen des Ausgangspulvergemisches über zwischen den Partikeln ausgebildete Sinterbrücken bzw. Sinterhälse und ggf. über eine Bindephase zusammengehalten. Die Bindephase kann zum Beispiel sauerstoffhaltig sein, z. B. eine Erdalkaliborat-Bindephase sein.In the sintered ceramic, individual particles / particles of the starting powder mixture are over formed between the particles sintered bridges or sintered necks and possibly held together via a binder phase. The binder phase may be oxygenated, e.g. B. be an alkaline earth borate binder phase.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die erfindungsgemäßen Formgebungsteile durch Formen eines Grünlings aus einer Pulvermischung und durch anschließendes Sintern des Grünlings bei einer Temperatur von ca. 1900°C und einem maximalen Druck von 100–200 bar gebildet, wobei die Pulvermischung aufweist:
- – 15 bis 60 Gew.-% (z. B. 15 bis 50 Gew.-%, z. B. 30 bis 50 Gew.-%) Titandiborid (TiB2) mit einer mittleren Korngröße, von 2
bis 100 μm (z. B. 4bis 20 μm, z. B. 4–7 μm) als eine erste Hauptkomponente, - – 20 bis 60 Gew.-% (z. B. 45 bis 55 Gew.-%) Bornitrid (BN) mit einer mittleren Korngröße von 2 bis 15' μm (z. B. 4 bis 10 μm) als eine zweite Hauptkomponente,
- – wobei das Bornitrid teilweise durch Aluminiumnitrid ersetzt sein kann,
- – wobei das Bornitrid und/oder das Titandiborid Boroxid (B2O3) als Verunreinigungen enthalten (insgesamt 0,1
bis 5 Gew.-%), - – 0,01 bis 10 Gew.-% (z. B. 0,1–8 Gew.-%, z. B. 1–6 Gew.-%) einer sauerstoffhaltigen Verbindung bzw. eines Gemischs aus sauerstoffhaltigen Verbindungen, welche(s) geeignet ist,
- 15 to 60% by weight (eg 15 to 50% by weight, eg 30 to 50% by weight) of titanium diboride (TiB 2 ) having an average particle size of 2 to 100 μm (z B. 4 to 20 microns, for example 4-7 microns) as a first main component,
- From 20 to 60% by weight (eg 45 to 55% by weight) of boron nitride (BN) having an average particle size of 2 to 15 μm (for example 4 to 10 μm) as a second main component,
- Wherein the boron nitride may be partially replaced by aluminum nitride,
- Wherein the boron nitride and / or the titanium diboride contain boron oxide (B 2 O 3 ) as impurities (in total from 0.1 to 5% by weight),
- 0.01 to 10% by weight (eg 0.1-8% by weight, eg 1-6% by weight) of an oxygen-containing compound or of a mixture of oxygen-containing compounds which ( s) is suitable,
Insbesondere kann die sauerstoffhaltige Verbindung z. B. ein Oxid des Natriums, Kaliums, Calciums, Magnesiums, Zinks, Strontiums, Eisens, Aluminiums, Titans oder Zirkoniums sowie eine Kombination aus zumindest zwei dieser Oxide sein. Z. B. kann die sauerstoffhaltige Verbindung Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid und/oder Titanoxid und/oder Aluminiumoxid sein, z. B. Calciumoxid und/oder Titanoxid.
- – wobei die Mischung optional 5
bis 20 Gew.-% (z. B. 7bis 20 Gew.-%, z. B. 10bis 20 Gew.-%) Wolfram mit einer mittleren Korngröße von kleiner gleich 20 μm (z. B. 0,4bis 20 μm) enthalten kann, und - – wobei optional sauerstoffhaltige Komponenten wie z. B. ZrO2 sowie Verunreinigungen (wie z. B. bis zu 1 Gew.-% Eisen) in der Pulvermischung enthalten sein können.
- - wherein the mixture optionally 5 to 20 wt .-% (eg 7 to 20 wt .-%, eg 10 to 20 wt .-%) of tungsten having a mean grain size of less than or equal to 20 microns (z. B. 0.4 to 20 microns), and
- - Where optionally oxygen-containing components such. ZrO 2 and impurities (such as up to 1 wt .-% iron) may be included in the powder mixture.
In der durch Sintern dieser Pulvermischung hergestellten Keramik sind einzelne Partikel des Ausgangspulvergemisches über zwischen den Partikeln ausgebildeten Sinterbrücken verbunden. Ferner sind die Partikel über die Borat-Bindephase zusammengehalten.In the ceramic produced by sintering of this powder mixture, individual particles of the starting powder mixture are connected via sintered bridges formed between the particles. Furthermore, the particles are held together via the borate binder phase.
Das Bornitrid trägt vor allem zu einer schlechten Benetzbarkeit des Formgebungsteils durch den Infiltranten bei, wohingegen Titandiborid v. a. zur Erzielung einer zweckmäßigen mechanischen Festigkeit des Formgebungsteils zugegeben wird. Das optional zugegebene Aluminiumnitrid und/oder Wolfram verleihen der Keramik jeweils mechanische Festigkeit. Aluminiumnitrid wird zudem von Metallschmelzen schlecht benetzt.The boron nitride mainly contributes to poor wettability of the shaping part by the infiltrant, whereas titanium diboride v. a. is added to obtain an appropriate mechanical strength of the shaping part. The optionally added aluminum nitride and / or tungsten impart mechanical strength to the ceramic, respectively. Aluminum nitride is also poorly wetted by metal melts.
Die Vorrichtung
Vor dem Einfüllendes Matrixpulvers
Ferner werden vor dem Einfüllen des Matrixpulvers
Zudem wird ein Stahlschaft
Nach dem Einbringen der Formgebungsteile
Um die Matrixmaterial-Pulverschüttung
Oberhalb der Matrixmaterial-Pulverschüttung
Das Verhältnis von Matrixpulver zu Infiltrant kann z. B. wie in
Die gesamte Anordnung
Geeignete Vorrichtungen und Verfahren zum Aufheizen der Infiltrationsform, des Matrixmaterials und des Infiltranten sowie zum Abkühlen des infiltrierten Matrixmaterials sind z. B. in
Nachdem die infiltrierte Pulverschüttung ausreichend abgekühlt ist, kann der von der infiltrierten Pulverschüttung gebildete Bohrkopf-Hauptkörper
Nach Entfernung der Formgebungsteile wurden keine nennenswerten Anbackungen/Anhaftungen von Keramikmaterial in den Taschen des Bohrkopf-Hauptkörpers und auch keine Anhaftungen von Matrixmaterial und/oder des Infiltranten an den Formgebungsteilen festgestellt.After removal of the forming members, no appreciable caking / adhesions of ceramic material in the pockets of the drill head main body and no adherence of matrix material and / or the infiltrant to the forming members were noted.
Die von den erfindungsgemäßen Formgebungselementen
Die leichte Entformbarkeit/Entfernbarkeit der Formgebungsteile
Vor dem Auflöten der Schneidelemente
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5662183 [0002, 0003, 0010, 0053, 0053, 0054] US 5662183 [0002, 0003, 0010, 0053, 0053, 0054]
- US 6220117 B1 [0056] US 6220117 B1 [0056]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010017059A DE102010017059A1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010017059A DE102010017059A1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010017059A1 true DE102010017059A1 (en) | 2011-11-24 |
Family
ID=44900287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010017059A Ceased DE102010017059A1 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010017059A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4720371A (en) * | 1985-04-25 | 1988-01-19 | Nl Petroleum Products Limited | Rotary drill bits |
US5662183A (en) | 1995-08-15 | 1997-09-02 | Smith International, Inc. | High strength matrix material for PDC drag bits |
US6220117B1 (en) | 1998-08-18 | 2001-04-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of high temperature infiltration of drill bits and infiltrating binder |
-
2010
- 2010-05-21 DE DE102010017059A patent/DE102010017059A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4720371A (en) * | 1985-04-25 | 1988-01-19 | Nl Petroleum Products Limited | Rotary drill bits |
US5662183A (en) | 1995-08-15 | 1997-09-02 | Smith International, Inc. | High strength matrix material for PDC drag bits |
US6220117B1 (en) | 1998-08-18 | 2001-04-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of high temperature infiltration of drill bits and infiltrating binder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3366389B1 (en) | Composites with very high wear resistance | |
DE112010002588B4 (en) | Erosion-resistant underground drill bits with infiltrated metal matrix bodies | |
DE112008000901T5 (en) | Contoured PCD and PKB for spiral drill bits and milling and process for their shaping | |
DE102006017001A1 (en) | Matrix crown body and method of making the same | |
DE19844397A1 (en) | Abrasive cutting bodies containing diamond particles and method for producing the cutting bodies | |
DE102005048687A1 (en) | Diamond-impregnated cutting structures | |
WO2012069266A1 (en) | Cutting element composition comprising an integrated lubricant | |
DE2232227A1 (en) | BODY MADE OF CUBIC BORNITRIDE AND SINTER HARD METAL FOR MACHINING MATERIALS | |
DE69909506T2 (en) | PROCESS FOR PRODUCING SINTERED PARTS | |
DE19924683C2 (en) | Method for equipping a chisel head of a shaft chisel and chisel | |
EP1868753B1 (en) | Exothermic and insulating feeder insert have high gas permeability | |
DE102007044269A1 (en) | Partially ground tool bar made of sintered material | |
CH706865B1 (en) | Consumable core fabrication system for composite fabrication and related process. | |
EP1992451A1 (en) | High grain concentration grinding tool | |
DE102010062073A1 (en) | Cutting element with integrated lubricant | |
WO2018134202A1 (en) | Method for producing hard metal bodies by means of 3d printing | |
CH403538A (en) | Grinding tool and process for its manufacture | |
DE2200002C3 (en) | Unfired heterogeneous refractory mixture | |
DE2845755C2 (en) | ||
DE102010017059A1 (en) | Method for manufacturing main body of drilling head by infiltration of matrix material-powder discharge with inflitrant, involves arranging forming section in cavity of infiltration mold | |
EP1425121A1 (en) | Method for producing castings, molding sand and its use for carrying out said method | |
DE102015122555A1 (en) | Flowable composite particle and infiltrated article and method of making the same | |
DE102011117232A1 (en) | Matrix powder system and composite materials made therefrom | |
EP1496031A1 (en) | Hot press tool | |
DE102005029039B4 (en) | Production process for mold with non-stick coating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCHIRWI |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120308 |